Физики уточнили возможные размеры Вселенной
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Большинство современных космологических моделей описывает Вселенную как пространство с определенной геометрией — плоской, положительно или отрицательно искривленной (то есть похожей на плоскость, сферу или «седло» соответственно). Однако геометрия и топология не одно и то же. Первая описывает, как пространство «изгибается» в малых масштабах, а вторая — как оно устроено в целом. Поэтому пространство с одинаковой геометрией может иметь разную глобальную структуру. В зависимости от сочетания геометрии и топологии Вселенная может быть как бесконечной, так и конечной, но при этом не иметь границ.
Астрономы могут изучать лишь наблюдаемую Вселенную — область космоса, свет из которой успел дойти до нас за все время его существования. По современным оценкам, основанным на данных космических миссий WMAP и Planck, диаметр наблюдаемой Вселенной составляет около 93 миллиардов световых лет. Все, что за пределами этой области, пока недоступно прямым наблюдениям. Поэтому судить о глобальном устройстве космоса ученые могут лишь по косвенным признакам внутри наблюдаемой части Вселенной.
Новый обзор международной коллаборации COMPACT, подготовленный для журнала Nature Astronomy, посвящен поиску таких признаков. Его авторы подвели итоги десятилетий исследований космической топологии — раздела космологии, изучающего глобальную форму пространства. Если Вселенная действительно «замкнута» особым образом, свет от далеких объектов может распространяться по нескольким маршрутам и достигать наблюдателя с разных сторон. В этом случае в принципе могут возникать повторяющиеся изображения одних и тех же областей космоса.
Такие эффекты рассматривают как возможные проявления сложной глобальной структуры пространства — так называемой нетривиальной топологии, при которой пространство может быть устроено куда сложнее, чем в простейших космологических моделях.
Одним из главных инструментов поиска таких эффектов остается реликтовое излучение — слабое микроволновое свечение, сохранившееся со времен, когда Вселенной было около 380 тысяч лет. Поскольку оно заполняет все небо, любые особенности глобальной структуры пространства должны оставлять в нем характерные следы.
Самым известным методом долго оставался поиск так называемых совпадающих кругов. Суть в том, что если пространство замкнуто определенным образом, наблюдатель может видеть одну и ту же область ранней Вселенной в разных направлениях. Тогда на карте реликтового излучения должны появляться пары кругов с одинаковым рисунком температурных колебаний.
Хотя подобные сигналы искали в данных спутников WMAP и Planck, убедительных признаков сложной глобальной структуры пространства обнаружить не удалось. Это, однако, не означает, что такая возможность вообще исключена. Большинство анализов охватывали лишь ограниченный набор моделей и не рассматривали все разнообразие возможных форм пространства.
Более того, признаки нетривиальной топологии могут проявляться не только в виде совпадающих кругов. Различные варианты глобального устройства Вселенной должны оставлять более тонкие статистические следы в реликтовом излучении — например, создавать необычные корреляции между удаленными участками неба. Разработанные в последние годы математические методы поиска таких эффектов показали, что их чувствительность может быть много выше прежних подходов.
В этом плане особенно интересны наблюдения поляризации реликтового излучения — особого рисунка в древнем свете Вселенной, сохранившего информацию о ее ранней истории. Готовящаяся космическая миссия LiteBIRD, например, сможет измерить ее с беспрецедентной точностью. Если топологические эффекты действительно присутствуют, новые данные помогут их обнаружить.
То же верно в отношении крупных обзоров распределения галактик, с помощью которых можно исследовать структуру наблюдаемой Вселенной уже не на двумерной карте неба, а в трех измерениях.
На сегодня ни одна из гипотез нетривиальной топологии не получила подтверждения. Авторы обзора, однако, оставили этот вопрос открытым. Если же будущие наблюдения помогут выявить ее признаки, это станет одним из важнейших открытий современной науки и позволит впервые определить не только геометрию, но и глобальную форму Вселенной.
Telegram 
Дзен 
VK В отличие от микрочастиц, наночастицы не только эффективно проходят барьеры дыхательной системы, но и идут дальше — в мозг человека. До сих пор масштаб смертности от них был неясен. Теперь исследователи выяснили, что она доходит до миллионов человек каждый год.
Почти реалистичные цифровые персонажи могут вызывать у людей странное чувство тревоги или дискомфорта — этот феном известен как эффект «зловещей долины». Теперь ученые впервые показали, что похожая реакция у макак возникает не только при виде лиц, но и при восприятии движений всего тела аватаров сородичей.
Ученые подтвердили один из самых необычных эффектов Общей теории относительности (ОТО): вращение Земли действительно «увлекает» за собой пространство-время. Новое измерение, выполненное с помощью спутника LARES-2, оказалось примерно в 10 раз точнее предыдущих и еще сильнее ограничило пространство для альтернативных теорий гравитации.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии